Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Energie aus Sonnenlicht: Die Natur als Vorbild der Polymerchemie

10.02.2012
Prof. Dr. Jun Ling, Humboldt-Stipendiat an der Universität Bayreuth, synthetisiert und erforscht neuartige molekulare Strukturen unter dem Aspekt, inwieweit sie zur Aufnahme von Lichtenergie imstande sind.

Sonnenlicht für den eigenen Energiehaushalt zu nutzen, ist eine Fähigkeit, die Pflanzen und Bakterien im Laufe von Jahrmillionen entwickelt haben. Pigmente spielen dabei eine herausragende Rolle. Denn sie enthalten Farbstoffe, die das Sonnenlicht mit hoher Effizienz aufnehmen und die so gewonnene Energie in den Organismus weiterleiten.

Wie lassen sich diese Prozesse im Laboratorium nachahmen? Gibt es möglicherweise künstlich herstellbare Strukturen, die den in der Natur bekannten Substanzen überlegen sind, weil sie einen noch höheren Anteil des Sonnenlichts aufnehmen – und zwar so, dass die Lichtenergie anschließend in elektrische oder in chemische Energie umgewandelt werden kann? Mit diesen Fragen befasst sich eine noch junge Forschungsrichtung, für die sich in der Wissenschaft der Name "Light Harvesting" (wörtlich: "Lichternte") eingebürgert hat.

Antennen für die "Lichternte": Einblicke in leistungsstarke Riesenmoleküle

Ein international ausgewiesener Experte auf diesem Gebiet ist Prof. Dr. Jun Ling, Polymerwissenschaftler an der Zhejiang Universität in Hangzhou, China. Im Dezember 2011 ist er als Humboldt-Stipendiat an die Universität Bayreuth gekommen. Hier arbeitet er mit Prof. Dr. Axel Müller zusammen, dem Inhaber des Lehrstuhls für Makromolekulare Chemie II und diesjährigen Träger des Hermann-Staudinger-Preises, der bedeutendsten Auszeichnung in Deutschland auf dem Gebiet der Polymerchemie. In seinen Forschungsarbeiten hat Prof. Dr. Jun Ling bereits eine Vielzahl von Riesenmolekülen synthetisiert und daraufhin überprüft, inwieweit sie zur Aufnahme von Lichtenergie imstande sind. Als besonders vielversprechend haben sich dabei molekulare Strukturen erwiesen, welche die Form eines Zylinders haben und zur "Molekülfamilie" der Polymerbürsten zählen.

Ein derartiger Zylinder ist ungefähr 100 Nanometer lang. An seiner Außenseite befindet sich ein dichter Kranz von kettenförmigen Molekülen, die wie Arme nach außen gerichtet sind. Sie geben der gesamten Struktur das Aussehen einer Flaschenbürste. Die Pointe dieser Struktur: Jeder einzelne Arm fungiert wie eine Antenne für die Wellen des Sonnenlichts. An seinem äußeren Ende befindet sich eine Molekülgruppe, welche die Energie des Sonnenlichts einsammelt. Weil die aufgenommene Energie von hier aus ins Innere des Zylinders fließt, werden die Arme auch als Geber ("Donoren") der Lichtenergie bezeichnet. Im Zylinderinneren befindet sich eine lange Molekülkette, welche die Längsachse des Polymers bildet. Sie ist mit Molekülgruppen bestückt, die als Empfänger ("Akzeptoren") fungieren. Hier laufen daher alle Energieimpulse zusammen, die von den Antennen des Moleküls aufgenommen wurden. Aus dem Zylinderinneren heraus kann die Lichtenergie dann weiterverarbeitet werden – sei es zu elektrischem Strom oder zu chemischer Energie, wie sie beispielsweise in Zuckermolekülen vorliegt.

Auf dem Weg zu neuen Technologien: Leuchtdioden, Sensoren, Solarzellen

"Im Vergleich mit anderen, beispielsweise kugelförmigen Polymerbürsten erwarten wir eine deutlich erhöhte 'Lichternte'", berichtet Prof. Dr. Jun Ling. "Ich freue mich darauf, diese Polymerstruktur und ihre chemischen Bestandteile in den nächsten Monaten intensiv untersuchen zu können. Hier auf dem Bayreuther Campus gibt es dafür eine hervorragende technische Infrastruktur. Je genauer wir die molekularen Prozesse bei der Gewinnung von Lichtenergie verstehen, desto besser können wir sie eines Tages für spätere Anwendungen nutzen." Die derzeitigen Forschungsarbeiten gehören also eindeutig noch dem Bereich der Grundlagenforschung an. Aber schon heute zeichnen sich interessante Anwendungsmöglichkeiten ab, beispielsweise auf den Gebieten der chemischen Sensoren oder der organischen Leuchtdioden (OLED). Auch der Entwicklung von hochleistungsfähigen Solarzellen könnten die gewonnenen Erkenntnisse eines Tages zugute kommen.
Im Hinblick auf solche technologischen Innovationen wird Prof. Dr. Jun Ling mit weiteren Bayreuther Polymerchemikern und -physikern des DFG-Graduiertenkollegs "Fotophysik synthetischer und biologischer multichromophorer Systeme" zusammenarbeiten, insbesondere mit den Professoren Peter Strohriegl, Mukundan Thelakkat, Anna Köhler und Jürgen Köhler.

Kontaktadressen für weitere Informationen:

Prof. Dr. Axel Müller
Universität Bayreuth
D-95440 Bayreuth
Tel.: +49 (0)921 55-3399
E-Mail: axel.mueller@uni-bayreuth.de

Christian Wißler | Universität Bayreuth
Weitere Informationen:
http://www.uni-bayreuth.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Energie und Elektrotechnik:

nachricht Geräteschutzschalter erfüllt NEC Class 2
19.05.2017 | PHOENIX CONTACT GmbH & Co.KG

nachricht Elektronikgehäuse für Anzeigeeinheiten
19.05.2017 | PHOENIX CONTACT GmbH & Co.KG

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Energie und Elektrotechnik >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Lässt sich mit Boten-RNA das Immunsystem gegen Staphylococcus aureus scharf schalten?

Staphylococcus aureus ist aufgrund häufiger Resistenzen gegenüber vielen Antibiotika ein gefürchteter Erreger (MRSA) insbesondere bei Krankenhaus-Infektionen. Forscher des Paul-Ehrlich-Instituts haben immunologische Prozesse identifiziert, die eine erfolgreiche körpereigene, gegen den Erreger gerichtete Abwehr verhindern. Die Forscher konnten zeigen, dass sich durch Übertragung von Protein oder Boten-RNA (mRNA, messenger RNA) des Erregers auf Immunzellen die Immunantwort in Richtung einer aktiven Erregerabwehr verschieben lässt. Dies könnte für die Entwicklung eines wirksamen Impfstoffs bedeutsam sein. Darüber berichtet PLOS Pathogens in seiner Online-Ausgabe vom 25.05.2017.

Staphylococcus aureus (S. aureus) ist ein Bakterium, das bei weit über der Hälfte der Erwachsenen Haut und Schleimhäute besiedelt und dabei normalerweise keine...

Im Focus: Can the immune system be boosted against Staphylococcus aureus by delivery of messenger RNA?

Staphylococcus aureus is a feared pathogen (MRSA, multi-resistant S. aureus) due to frequent resistances against many antibiotics, especially in hospital infections. Researchers at the Paul-Ehrlich-Institut have identified immunological processes that prevent a successful immune response directed against the pathogenic agent. The delivery of bacterial proteins with RNA adjuvant or messenger RNA (mRNA) into immune cells allows the re-direction of the immune response towards an active defense against S. aureus. This could be of significant importance for the development of an effective vaccine. PLOS Pathogens has published these research results online on 25 May 2017.

Staphylococcus aureus (S. aureus) is a bacterium that colonizes by far more than half of the skin and the mucosa of adults, usually without causing infections....

Im Focus: Orientierungslauf im Mikrokosmos

Physiker der Universität Würzburg können auf Knopfdruck einzelne Lichtteilchen erzeugen, die einander ähneln wie ein Ei dem anderen. Zwei neue Studien zeigen nun, welches Potenzial diese Methode hat.

Der Quantencomputer beflügelt seit Jahrzehnten die Phantasie der Wissenschaftler: Er beruht auf grundlegend anderen Phänomenen als ein herkömmlicher Rechner....

Im Focus: A quantum walk of photons

Physicists from the University of Würzburg are capable of generating identical looking single light particles at the push of a button. Two new studies now demonstrate the potential this method holds.

The quantum computer has fuelled the imagination of scientists for decades: It is based on fundamentally different phenomena than a conventional computer....

Im Focus: Tumult im trägen Elektronen-Dasein

Ein internationales Team von Physikern hat erstmals das Streuverhalten von Elektronen in einem nichtleitenden Material direkt beobachtet. Ihre Erkenntnisse könnten der Strahlungsmedizin zu Gute kommen.

Elektronen in nichtleitenden Materialien könnte man Trägheit nachsagen. In der Regel bleiben sie an ihren Plätzen, tief im Inneren eines solchen Atomverbunds....

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Meeresschutz im Fokus: Das IASS auf der UN-Ozean-Konferenz in New York vom 5.-9. Juni

24.05.2017 | Veranstaltungen

Diabetes Kongress in Hamburg beginnt heute: Rund 6000 Teilnehmer werden erwartet

24.05.2017 | Veranstaltungen

Wissensbuffet: „All you can eat – and learn”

24.05.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

DFG fördert 15 neue Sonderforschungsbereiche (SFB)

26.05.2017 | Förderungen Preise

Lässt sich mit Boten-RNA das Immunsystem gegen Staphylococcus aureus scharf schalten?

26.05.2017 | Biowissenschaften Chemie

Unglaublich formbar: Lesen lernen krempelt Gehirn selbst bei Erwachsenen tiefgreifend um

26.05.2017 | Gesellschaftswissenschaften